【手続補正書】
【提出日】平成17年11月15日(2005.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に示す発明では交流電磁場によりプラズマ室で反応ガスからイオンやラジカルを発生させ、主にラジカル原子またはラジカル分子（以下、活性種という）のエッチングガスを試料上に供給して高速加工する構成の装置を基本とし、プラズマを発生させるには大気圧を含むこの近傍の圧力で、１０００Torr未満１０Torr以上の範囲を、また交流電磁場の周波数は５００Hz以上、２４５０MHz以下であることを特徴としている。また、活性種ガスはエッチングノズルから供給され試料面を部分的にエッチングし、ノズルと試料を相対的に移動させながら、試料全面にわたって所望の加工を行う装置構成であることを特徴としている。請求項２に示す発明ではプラズマ発生の圧力と交流電磁場の周波数は上記と同じであって、プラズマ室で生成された励起ガスをエッチングノズルから供給し、ノズル先端と試料間の領域に別系統から反応ガスを供給して、ここで活性種ガスを生成させてエッチングを行う装置構成であることを特徴としている。請求項３に示す発明はプラズマを発生する方式は容量結合であって、プラズマ用電極部分の構造は平行電極の少なくとも一方に多孔を有する構造を主体とした金属板と、多孔を有するガラス、セラミックス等の固体からなる誘電体材料が具備されていることを特徴としている。請求項４に示す発明はプラズマを発生する方式は容量結合であって、電極部分の構造は対向する電極板がガスの流れる方向に向けて交互に配置した構造であって、上記少なくとも一方の電極にはガラス、セラミックス等の固体からなる誘電体材料が具備されていることを特徴としている。請求項５に示す発明はプラズマを発生する方式は容量結合であって、この電極部分の構造は平行電極からなり少なくとも一方にガラス、セラミックス等の固体からなる誘電体材料が具備されていることを特徴としている。請求項６に示す発明はプラズマを発生する方式は容量結合であって、この電極部分の構造は少なくとも一方の電極が針状細線を密集した部品からなることを特徴としている。請求項７に示す発明はプラズマを発生する方式は誘導結合方式であって、この構造はガラスやセラミックス等からなる中空部品にコイルを巻いた形状であることを特徴としている。請求項８に示す発明のプラズマを発生する部分の構造は導波管の中にガラス、セラミックス等の中空部品を配置した形状であることを特徴としている。請求項９に示す発明の活性種ガスを供給するエッチングノズルの先端の開口部の断面形状は丸形、楕円、方形あるいは帯状であることを特徴としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明による大気圧を含むこの近傍の圧力範囲を使ったプラズマは活性種ガスの高濃度化が実現され、これによってエッチレートが速くなる、高真空を必要としないので試料の交換時間が短くなるため生産性を向上できる特徴がある。また、本発明の真空度は大気もしくは１０Torrまでの低真空でよいので、真空排気系が従来のドライエッチング装置に比べて極端に簡略化され部品が低コスト化できるため、装置コストが低廉になる特徴がある。本発明による活性種ガスをノズルで供給してエッチングする方法は加工歪みがなく、また部分的な凸部領域を平坦化することができる特徴がある。このため、本発明による装置は基板結晶の薄層化、試料表面の平坦化およびSOIウエーハ製造におけるSiの薄層化に最適であり、従来、この後工程である洗浄や加工における廃液処理設備のコストを大幅に軽減できる特徴がある。本発明は主にSiやGaAs半導体結晶のエッチングに適用され、反応ガスには例えばSiにはハロゲン化合物ガスのSF6、NF3、CF4、C2F6、CCl4、CBrF3等またはこれを含む混合ガスが、GaAsには主に塩素または臭素系のCl2、HCl、SiCl4、Br2、HBr、BCl3、CCl4、CBrF3等のガスまたはこれを含む混合ガスが使われる。また、特にこれらのガス構成に水素を１０％以下またはアンモニアガスを２０％以下（いずれもはハロゲン化合物ガスに対する割合）の比率で混合することによりミラー仕上りの表面が得られる。本発明のプラズマエッチング装置には以上述べたエッチング部の他に、排気ガスを処理する除害装置も具備されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【発明の実施の形態】実施例１
図１と図２と図３は本発明によるプラズマエッチング装置の一実施例である。図１は装置全体の構成の概略図である。ガス供給装置１４から反応ガス管３によりSF6と水素ガスとHeの混合ガスを流し、発振器１と電極２でプラズマを発生させ、前記、混合ガスが活性化され、活性種ガスとなってエッチングノズル４で絞り込まれて密度の高い局部ビームが半導体ウエーハ５の表面に供給される。電極領域の真空度は約１００Torr,発振器の周波数は５KHzで安定な放電がえられる。電極２は容量結合方式の平行電極型プラズマ発生源で、該条件では放電密度が高くなるためにSiのエッチングレートは今までの数倍に速くなる特徴がある。半導体ウエーハ５（試料ともいう）は、はじめ試料交換室１１に挿入され、ここから搬送機構１５によりエッチング室９の移動台８に固定セットされる。移動台８は試料移動機構７によってX-Y方向あるいはXーθ方向に可動することができる。エッチングノズル４からでた活性種ガスによる局部ビームと移動台８の移動機構によって半導体ウエーハ５を全面にわたって均一な厚みにエッチングしたり、凸部領域だけをエッチングすることが可能になる。また、エッチングされる試料の周辺には吸引作用のある圧力調整室１６を配備し、浮遊するガスを排気管１９を経て効果的に排気する構成になっている。排気部はエッチング室９、圧力調整室１６、試料交換室１１および搬送室１０にそれぞれゲートバルブ１８を介して配管され、各々が排気される。本発明の排気系の到達真空度は使用圧力より約１桁以上であればよいので、従来の構成よりも大幅に安価になる。エッチング室９と圧力調整室１６から出た排気ガスはガス処理装置１７を経て、除害して排気される。図２はプラズマ発生領域とエッチングノズル２４および半導体ウエーハ２５周辺の詳細図である。電極２２は対向した２つの多孔を有する金属板によって構成されている。これは例えば数μmから数mmの孔のあいたメッシュ板で、この孔をガスが通過する。大気圧近傍の放電を安定にするためにこのメッシュ板に多孔を有する誘電体２０１が配置されている。これはメッシュ板と積層されていてもよく、誘電体膜がメッシュ板に被覆されていてもよい。電極は電極端子３０ー１、３０ー２に接続され、発振器から整合回路を経て電力が供給され、電極２２の間にプラズマ領域２０６が形成される。反応管入口２０５から入った反応ガスは電極近傍で活性種ガスに生成され、下方の電極孔から抜けて、エッチングノズル２４から試料に供給される。ここで、２４ー１はノズル先端部の絞り口を、２４ー２はガスビーム整形部を示す。また、エッチングノズル２４は反応ガス供給管２３と結合部２２によって固定され、エッチングノズル２４の交換が容易に行える構成である。また、この周辺に吸引作用のある圧力調整室２６を配備し、浮遊するガスを排気口２７を経て効果的に排気する構成になっている。この圧力調整室２６はプラズマ発生領域の圧力を調整、制御する作用もする。ガスを放出するエッチングノズル先端の断面形状は丸形、楕円、方形あるいは帯状の任意の形状でよい。図３は帯状の形状の例を示す斜視断面図である。同図（ａ）において、電極３２ー１、３２ー２は対向した２つの帯状の金属格子板によって構成されている。こ���金属格子板に孔のあいた誘電体３１ー１、３１ー２がそれぞれ配置され、それぞれの電極に電極端子３０ー１、３０ー２が取り付けられている。このような形状のノズルは試料面を均一に削って行くエッチングの場合には、移動台の送りを少なくできエッチングの処理時間の短縮に効果的である。また、図２と同様にエッチングノズル３４の絞った先端の絞り口３４ー１にビーム整形部３４ー２を設けた構造であってもよい。これは半導体ウエーハとエッチングノズルの空隙に活性種ガスが閉じ込められような構成をとるのでエッチングを効率よく行うことができる。
また、同図（ｂ）は、ビーム整形部を持たない場合の斜視断面図であり、各部の構成は同図（ａ）と同一であるので、記述を省略する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
実施例３
本発明による容量結合型電極部分の別の実施例を図５に示す。電極の構造は平行電極５２ー１、５２ー２からなり少なくとも一方にガラス、セラミックス等の固体からなる誘電体５１ー１、５１ー２が具備されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
実施例５
本発明による容量結合型電極部分の別の実施例を図７と図８に示す。一方は平板電極７２ー１、８２ー１であり、他方は筒型もしくはL型電極７２ー２、７２ー３、８２ー２、８２ー３である。図７のノズル７４は絶縁体で構成されているのに対して図８の場合のノズル８４は金属であって、これが他方の電極を兼ねている。各電極にはガラス、セラミックス等の固体からなる誘電体７１ー１、７１ー２、７１ー３、８１ー１、８１ー２、８１ー３が具備されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
実施例７
本発明によるマイクロ波結合方式による装置の実施例を図１０に示す。反応ガスである、SF6、H2、Heからなる混合ガスを反応ガス入口１０１から供給する。Al2O3からなる円筒管１０３を導波管の中を通し、２４５０MHzのマイクロ波１０２で反応ガスを励起する。反応ガスはプラズマ化され、活性種ガスはエッチングノズル１０４によって半導体ウエーハ１０５の表面に供給される。プラズマ発生の真空度は約１５Torrになるよう圧力調整室１０６と排気１００によって制御される。プラズマ発生領域の周辺は冷却用ノズル１０８からガスを吹き付けて冷却する。試料１０５は静電チャック、機械的圧力、真空チャック等の方法で固定され、移動台によって試料全面に所望のエッチングが達成される。全体の装置の構成は実施例１と同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１であるプラズマエッチング装置の全体構成の概略図。
【図２】  本発明の実施例１であるプラズマエッチング装置のプラズマ発生領域とエッチングノズルの詳細図。
【図３】  本発明の実施例１であるプラズマエッチング装置の他のプラズマ発生領域とエッチングノズルの詳細を示す斜視断面図。
【図４】  本発明の実施例２である容量結合型電極部分の側断面図。
【図５】  本発明の実施例３である容量結合型電極部とエッチングノズル主要部の詳細図。
【図６】  本発明の実施例４である容量結合型電極部とエッチングノズル主要部の詳細図。
【図７】  本発明の実施例５である容量結合型電極部とエッチングノズル主要部の詳細図。
【図８】  本発明の実施例５である別の容量結合型電極部とエッチングノズル主要部の詳細図。
【図９】  本発明の実施例６である誘導結合方式による装置の概略図。
【図１０】  本発明の実施例７であるマイクロ波結合方式による装置の概略図。
【図１１】  本発明の実施例８である別の方式による活性種ガスを生成する装置の概略図。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】    
１…発振器
２…電極
３…反応ガス管
４、２４、３４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４…エッチングノズル
５、２５、９５、１０５、１１５…半導体ウエーハ
６、２０６…プラズマ発生領域
７…試料移動機構
８、２８…移動台
９…エッチング室
１０…搬送室
１１…試料交換室
１２、５３、６３、７３、８３…結合部
１３、２３、５５、６５、７５、８５…反応ガス供給管
１４…ガス供給装置
１５…搬送機構
１６、２６、９６、１０６…圧力調整室
１７…排気装置及びガス処理装置
１８…ゲートバルブ
１９…ガス排気管
２０…制御装置
２１…半導体素子回路
２４ー１、３４ー１、５４ー１、６４ー１、７４ー１、８４ー１…絞り口
２４ー２、３４ー２、６４ー２…ビーム整形部
２７、４７…排気口
２９…ウエーハ保持部
３０ー１、３０ー２、５０ー１、５０ー２、６０ー１、６０ー２、７０ー１、７０ー２、７０ー３、８０ー１、８０ー２、８０ー３…電極端子
３２ー１、３２ー２、４２、５２ー１、５２ー２、６２ー１、６２ー２、７２ー１、７２ー２、７２ー３、８２ー１、８２ー２、８２ー３…電極
２０１、３１ー１、３１ー２、４１ー１、４１ー２、５１ー１、５１ー２、６１、７１ー１、７１ー２、７１ー３、８１ー１、８１ー２、８１ー３…誘電体
４２ー１、４２ー２…電極板
４５…反応ガス
４６…活性種ガス
９１、１０１、２０５…反応ガス入口
９２…コイル
９３…励起ガス管
９８ー１、９８ー２…冷却媒体出入口
９９…電磁気遮閉部
１０２…マイクロ波
１０３…励起ガス管
１１０…活性種ガス領域
１１１、１１２…反応ガスノズル
１１４…励起ガスノズル